Digitalisierung kann Dekarbonisierung unterstützen und beschleunigen. Ein Grundsatz ist Technologieoffenheit. Im Interview beleuchtet Springer-Autor Stefan Niessen mögliche Szenarien und Zeiträume.
Stefan Niessen
Siemens
SpringerProfessional: Warum plädieren Sie so vehement für Technologieoffenheit im Prozess der Dekarbonisierung?
Stefan Niessen: Technologieoffenheit bedeutet nach dem Verständnis unseres Autorenkollektivs, dass die digitale Dekarbonisierung einen ganzheitlichen Ansatz verfolgt, ohne sich dabei von vornherein bereits auf bestimmte Technologien festzulegen. Hier berücksichtigt unsere Methode zunächst die Bandbreite sämtlicher technisch und regulatorisch möglicher Technologien. Mit einem mathematischen Optimierungsverfahren ermitteln wir dann für die konkrete Situation den bestmöglichen Technologiemix. Wie wir häufig gesehen haben, gilt in der Dekarbonisierung nicht one size fits all, sondern es gibt unterschiedliche Ressourcenausstattungen, ökonomische Zwänge, geografische Gegebenheiten und gesellschaftliche Erwartungen. Eine Analogie, die jeder kennt, gibt es in Vegetation und Tierreich: Je nach klimatischen Verhältnissen und Bodenbeschaffenheit setzt sich eine völlig andere Kombination von Pflanzen und Tieren durch. Das Gegenteil von Technologieoffenheit wäre hier, wenn man von vorneherein festlegen würde, dass auf einer Insel Elefanten leben müssen – egal, ob sie dort überhaupt Futter finden.
Schließt das für einen Übergang auch derzeit genutzte Technologien für fossile Brennstoffe mit ein?
Für eine näher zu definierende Übergangszeit und im Einzelfall schließt die Leitidee der Technologieoffenheit auch die Nutzung fossiler Brennstoffe weiterhin noch mit ein. Hier zeigen unsere Praxisbeispiele häufig, dass die besten Dekarbonisierungspfade für eine ganze Weile CO2-effiziente Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen oder auch Gasturbinen beinhalten. Die Gasturbinen gleichen als Spitzenlastkraftwerke eingesetzt in Zeiten ohne Sonnenlicht oder nennenswerten Wind die entstehende Erzeugungslücke – wie bei der medial bekannten Dunkelflaute – aus. Trotz des technischen Fortschritts im Bereich von Lastflexibilisierung der Industrie, der Flexibilisierung von Elektroladevorgängen und Wärmepumpen sowie Speichertechnologien sind Gasturbinen als Spitzenlastkraftwerke bis zu einem Dekarbonisierungsgrad von gut 80 Prozent weiterhin unerlässlich für eine sichere Stromversorgung.
Gibt es darunter welche, die sich aus heutiger Sicht schon besonders gut für die Sektorkopplung auch in Zukunft eignen?
Langfristig wird die Nutzung fossiler Brennstoffe bei einem Dekarbonisierungsgrad von über 90 Prozent gegenüber 1990 in unserer Energieversorgung keine Rolle mehr spielen. Unsere Praxisbeispiele zeigen jedoch klar, dass der Weg dahin nur mit CO2-armen und kosteneffizienten fossilen Technologien funktionieren kann. Beispielsweise liefert ein Wechsel von Autos mit Verbrennungsmotor zu Batteriefahrzeugen logischerweise erst dann einen positiven Beitrag zur CO2-Bilanz, wenn der Strom ausreichend CO2-arm ist. Sektorkopplung hat aus Sicht von Energie-, Kosten- und CO2-Effizienz den Vorteil, dass Abwärme und -kälte genutzt werden, anstatt sie als Verlust anzusehen.
Haben erneuerbare Energiequellen einen hausgemachten Vorteil, weil ihre industrielle Nutzung ja quasi mit dem weltweiten Prozess der Digitalisierung zusammenfiel und -fällt?
Die Digitalisierung betrifft praktisch alle Bereiche des Lebens und somit natürlich auch alle Facetten der Energie. Davon profitieren auch die Erneuerbaren, denn nur mit verteilter Sensorik, Rechenleistung, Kommunikationstechnik und Aktuatorik (Anm. d. Red.: Teilgebiet der Antriebstechnik, das sich mit Aktor als technischem Element beschäftigt) lässt sich die Komplexität eines Energiesystems beherrschen, das im Falle von Deutschland aus mittlerweile über 1,9 Millionen Stromerzeugern besteht.
Sie wählen mehrere Betrachtungshorizonte…
Wir zeigen, dass die Wahl des Betrachtungshorizontes einen großen Einfluss auf den Technologiemix hat. Beispielsweise kann es bei einem Betrachtungshorizont von 30 Jahren sinnvoll sein, in die Entwicklung von grundsätzlich neuen Technologien, zum Beispiel auf Basis von Wasserstoff, zu investieren. Es sind nicht nur gesetzgeberische Prozesse, die so lange brauchen. Auch der technologische Fortschritt zur Senkung der Kosten braucht Zeit. Anders als bei der Prozessorleistung reden wir bei Energietechnologien nicht über Kostensenkungen um mehrere Größenordnungen, sondern allenfalls um Prozente bis vielleicht zum Faktor 3. Indem wir uns bei unseren Projekten stets in die Perspektive der Akteure und Entscheider hineinversetzen, müssen wir bei längeren Planungshorizonten mit der Methode der Szenarioanalyse arbeiten. Dabei hilft durchaus die digitale Unterstützung in Form von Digitalen Zwillingen, die nunmehr mit künstlicher Intelligenz verstärkt sind. Dies sollte in uns aber nicht die Illusion völlig deterministischer Gewissheit erzeugen.
Welche Hemmnisse gibt es hier vor allem für eine Digitalisierung der Dekarbonisierung?
Wir sind davon überzeugt, dass die Vorteile unserer Methode etwaige Hemmnisse überwinden helfen, sollten diese signifikant in Erscheinung treten. Picken wir einen Aspekt möglicher Barrieren heraus: den Datenschutz. Bei der digitalen Dekarbonisierung werden ausschließlich energiesystemrelevante Daten erfasst und aggregiert verarbeitet. So genügt es für Dekarbonisierungsmaßnahmen in der Praxis etwa, die Daten von deutlich mehr als fünf Unternehmen oder Haushalten zu aggregieren. Damit werden die Forderungen der europäischen Datenschutzgrundverordnung vollumfänglich eingehalten.
Sie fordern unter anderem, die Ware Energie zu liberalisieren und die Abgabenlast zu senken. Es gibt Stimmen aus der Forschung, die hier nicht dem freien Spiel der Kräfte vertrauen und etwa auf lenkende Abgaben setzen.
Bei diesem Thema kommt es wieder auf den Betrachtungszeitraum an. Energieprodukte werden seit vielen Jahrzehnten gehandelt. Bei jedem Energieprodukt – ob Öl, Strom oder Solarmodule – gibt es dabei vielfältige staatliche Eingriffe. Es kann hier also nur um graduelle Veränderungen gehen. In unserem Buch zeigen wir, wie Energiepreise im Zeitbereich von Stunden, Tagen bis zu einzelnen Jahren sinnvolle Steuerungssignale für den effizienten Umgang mit Energie und CO2 liefern. Für Investitionsentscheidungen mit Amortisationszeiträumen im Bereich von Jahrzehnten bieten die Märkte keine ausreichende Absicherungsmöglichkeit, denn es gibt keine liquiden Terminmärkte mit solch langen Laufzeiten. Staatliche Maßnahmen können hier wirkungsvoll Investitionssicherheit bieten.